导语： 路易小体（Lewy bodies, LBs）是帕金森病（PD）的标志性病理特征，但长期以来，在人类多巴胺能神经元中构建可靠的细胞模型一直是一个未解难题。2024年10月8日，《自然·神经科学》在线发表了一项里程碑式研究（2024年第27卷2401–2416页），由加拿大麦吉尔大学等机构的研究团队完成。他们发现，仅用α-突触核蛋白预制原纤维（PFFs）处理人iPSC来源的多巴胺能神经元不足以形成路易小体，但在PFFs基础上依次给予促炎细胞因子（干扰素-γ或白介素-1β） 或与活化的微glia样细胞共培养，则能成功诱导出具有膜结构的、包含细胞器和纤维的典型路易小体样包涵体。该研究揭示了免疫触发的溶酶体功能障碍在PD病理发生中的关键作用。
研究背景：路易小体模型的长期困境
帕金森病的核心病理
- 路易小体：α-突触核蛋白（α-synuclein）聚集形成的胞内包涵体，是PD的标志性病理特征
- 主要成分：α-突触核蛋白、脂质、膜性细胞器、泛素等
- 临床-病理关联：路易小体的分布（Braak分期）与PD临床进展密切相关
现有模型的局限
- 过表达模型：强制过表达α-突触核蛋白可诱导聚集，但形成的聚集体缺乏路易小体的超微结构特征（膜包裹、细胞器混杂）
- PFF种子模型：外源PFFs可被内化并诱导内源α-突触核蛋白聚集，但在常规细胞系和神经元中形成的聚集体通常没有膜结构，不符合路易小体的定义
- 缺乏“第二打击”：流行病学和遗传学提示，单纯α-突触核蛋白聚集可能不足以致病，免疫/炎症可能是关键的协同因素
核心发现之一：双重打击（PFF + IFN-γ）成功诱导路易小体样包涵体
实验设计（Extended Data Fig. 1a-b）
- 第一步（PFF打击）：向成熟的多巴胺能神经元（DA神经元）中加入荧光标记的α-突触核蛋白PFFs，孵育48小时（允许内化）
- 第二步（免疫打击）：移除PFFs，静置72小时后，加入IFN-γ（50 ng/mL）或IL-1β（50 ng/mL）处理24小时
- 成熟期：更换为新鲜培养基，继续培养至第14天
关键结果
- 单独PFF：仅形成小的、LAMP1阳性的点状聚集，主要位于溶酶体/自噬溶酶体内，无膜结构
- PFF + IFN-γ：形成大型、球形、LAMP1阳性的包涵体，在光镜下清晰可见（图1，Extended Data Fig. 2c-d）
- 超微结构（电子显微镜）（图1, Extended Data Fig. 2）：
- 膜包裹：包涵体由单层膜与胞质分隔
- 内容物混杂：包含纤维状物质、线粒体、溶酶体/自噬溶酶体、内质网碎片
- 与真实路易小体高度相似：与人类PD患者死后脑组织中的路易小体超微结构一致
- 磷酸化α-突触核蛋白阳性：包涵体强烈标记pS129-α-synuclein（路易小体的特异性标志）（Extended Data Fig. 7a-b）
- 硫磺素S染色阳性：确认含有β-片层富集的淀粉样结构（Extended Data Fig. 7k）
IL-1β同样有效
- PFF + IL-1β也能诱导类似包涵体，但效率略低于IFN-γ（Extended Data Fig. 3）
- DA神经元表达IL-1受体1型（IL1R1）（Extended Data Fig. 3c）
核心发现之二：微glia共培养可替代外源细胞因子
实验设计
- 用LPS激活人iPSC来源的微glia样细胞
- 将活化微glia与预先加载PFFs的DA神经元进行共培养（不直接接触，通过培养液间接作用）
关键结果（Extended Data Fig. 4a）
- 邻近微glia的DA神经元：形成PFF阳性大型包涵体
- 远离微glia的DA神经元：仅有细小的PFF点状聚集，无包涵体
- 结论：活化微glia分泌的可溶性因子（很可能是IFN-γ和/或IL-1β）足以驱动路易小体形成
星形胶质细胞起保护作用
- 与大量星形胶质细胞共培养的DA神经元，包涵体形成减少（Extended Data Fig. 4b-c）
- 提示星形胶质细胞可能通过摄取/清除毒性因子或提供代谢支持，发挥神经保护作用
核心发现之三：IFN-γ破坏溶酶体功能是核心机制
溶酶体形态与功能异常
- IFN-γ处理导致DA神经元中溶酶体体积增大、数量减少，且溶酶体酸化能力下降（Extended Data Fig. 5）
- 溶酶体组织蛋白酶活性降低，自噬流受阻，导致α-突触核蛋白聚集物无法被有效降解
- 这种溶酶体功能障碍是路易小体形成的关键驱动因素
分子机制
- IFN-γ通过JAK-STAT信号通路上调IRF1等转录因子，进而抑制溶酶体相关基因（如ATP6V0A1、CTSD）的表达
- 溶酶体功能受损后，PFF诱导的α-突触核蛋白聚集物在细胞内积累，最终形成具有膜结构的包涵体
总结与展望
本研究首次在人类iPSC来源的多巴胺能神经元中成功构建了具有真实超微结构特征的路易小体模型，证实了免疫炎症（IFN-γ/IL-1β）作为“第二打击”在PD病理发生中的关键作用。该模型为研究路易小体形成的分子机制、筛选治疗PD的药物提供了重要工具。未来研究可进一步探索微glia-神经元互作在PD进展中的具体作用，以及星形胶质细胞的保护机制，为开发针对免疫和溶酶体功能的治疗策略奠定基础。